Сущность и актуальность внедряемой разработки
Микроклимат – это совокупность условий окружающей среды стимулирующих жизнедеятельность и продуктивность животных. Поддерживая значения микроклимата, близкие к оптимальным, можно при одинаковом уровне кормления увеличить прирост живой массы животных на 20…25%, сократить отход молодняка на 10…15%, снизить потери кормов на 10…20%.
Тепловой режим животноводческих помещений устанавливается в результате процессов тепло - и массообмена, происходящих как внутри помещений, так и через наружные ограждения. Он формируется под действием системы отопления и вентиляции в зависимости от метеорологических параметров наружного воздуха и технологических характеристик строительных конструкций.
Для создания требуемого микроклимата в помещениях промышленность выпускает специализированное отопительно-вентиляционное оборудование. Оно работает при высокой влажности, наличии в воздухе агрессивных газов, в условиях большой запыленности воздуха. Отличительная особенность вентиляционного оборудования — высокая надежность.
Однако в повышении надежности оборудования немалая роль принадлежит и технически грамотной эксплуатации, своевременному техническому обслуживанию. Обеспечить надежную работу отопительно-вентиляционного оборудования могут только хорошо подготовленные специалисты, отчетливо понимающие, что сохранность и продуктивность животных и птицы во многом зависят от персонала, обслуживающего это оборудование.
Специализированное оборудование серии «Климат» предназначено для отопления и вентиляции животноводческих и птицеводческих помещений. Оно относится к классу многовентиляторных систем. Под многовентиляторными понимаются системы, в которых воздух подается или удаляется большим числом агрегатов, имеющих автоматическое регулирование. Преимущество такой системы состоит в том, что она обладает высокой степенью надежности: выход из строя даже нескольких агрегатов существенно не влияет на параметры микроклимата. Важная особенность оборудования, входящего в комплекты типа «Климат» заключается в использовании специально разработанных низконапорных электровентиляторов, обладающих способностью регулировать подачу в широком диапазоне.
Сущность разработки состоит в замене более энергоемкого оборудования, применяемого для создания микроклимата в производственном помещении свинарника-откормочника на 1200 голов, на менее энергоемкое.
Объектом проектирования является производственное помещение свинарника-откормочника ОАО «Племенной завод «Индустрия» Пуховичского района Минской области на 1200 голов.
Здание свинарника предназначено для содержания и откорма в течение 135 дней 1200 поросят. Оно разделено на две изолированные секции по 600 голов. Секции разделены на групповые станки с содержанием по 20 поросят в каждом. Станки располагаются в четыре ряда образуя два кормовых прохода.
Технология откорма свиней - откорм с безвыгульным мелкогрупповым содержанием в станках, оборудованных щелевыми полами. Откармливают влажными кормосмесями, в которые входят как сочные, так и концентрированные корма, произведенные в собственном кормоцехе. Процесс приготовления и подачи корма в блоки и откормочники автоматизирован.
Кормление поросят производится из сосковых кормушек и поилок, установленных в станках. Кормление двухразовое влажными кормовыми смесями. Заполнение кормушек производится мобильным кормораздатчиком-смесителем КС-1,5.
Благоприятная температура - одно из необходимых условий нормального обмена вещества в организме. Нарушение же теплового режима отрицательно сказывается на проявлении всех жизненных функций. Содержание животных в холодных, сырых и плохо вентилируемых помещениях приводит к снижению привесов на 20 - 30% и увеличению заболеваемости молодняка в 2 - 3 раза. Отсутствие надежного микроклимата представляет одну из причин увеличения расходов кормов на 20 - 30% и срок выращивания и откорма в 1,6 - 1,8 раза по сравнению с зоотехническими нормами. Для широкого применения при проектировании и реконструкции существующих животноводческих помещений разработаны оптимальные параметры микроклимата для различных возрастных и производственных групп животных.В здании поддерживается микроклимат с параметрами: температура воздуха - 14….20 0С, относительная влажность - 40….75%, содержание углекислого газа - 2 л/м3, скорость движения воздуха в теплый период - 0,5 м/с, в холодный период - 0,3 м/с. Параметры микроклимата поддерживаются с помощью приточно-вытяжной вентиляции, системы обогрева и освещения.
Экономическая эффективность определяется: во-первых, для выявления и оценки уровня использования отдельных видов затрат и ресурсов, экономической результативности производства в целом, экономических итогов реализации комплекса мероприятий; во-вторых для технико-экономического обоснования и отбора более экономичных вариантов решения задач по внедрению новой техники. Эффективность рассчитывается путём сравнения проектируемого варианта с базовым. Целью настоящего раздела курсового проекта является обоснование экономической целесообразности модернизации системы управления микроклиматом на основе перехода от 2-х ступенчатого на плавное регулирование воздухообменана основе использования тиристорного регулятора напряжения (ТРН) в производственном помещении свинарника-откормочника на 1200 голов.
3.2.2 Выбор вариантов технических решений проекта и их сравнительнаяхарактеристика
В качестве базового варианта принимаемтепловентилятор типа ТВ – 18,1Мc 2-х ступенчатым способом регулирования, данному проекту присваиваем индекс «1»;
Для проектируемого варианта - тепловентилятор типа ТВ – 18,1М с плавным регулированием на основе использования тиристорного регулятора напряжения (ТРН), присваиваем индекс «2» (регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением напряжения на статоре).
Изменение напряжения, подводимого к обмотке статора асинхронного двигателя, позволяет регулировать скорость с помощью относительно простых технических средств и схем управления. Для этого между сетью переменного тока со стандартным напряжением U1ном и статором электродвигателя включается регулятор напряжения.
При регулировании частоты вращения асинхронного двигателя изменением напряжения, подводимого к обмотке статора, критический момент Мкр асинхронного двигателя изменяется пропорционально квадрату подводимого к двигателю напряжения Uрег(рис. 3.1), а скольжение от Uрегне зависит.
Рисунок 3.1-Схема регулирования скорости асинхронного двигателя путем изменения напряжения на статоре
Рисунок 3.2- Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении напряжения подводимого к обмоткам статора
Если момент сопротивления рабочей машины больше пускового момента электродвигателя (Мс> Мпуск), то двигатель не будет вращаться, поэтому необходимо запустить его при номинальном напряжении Uном или на холостом ходу.
Регулировать частоту вращения короткозамкнутых асинхронных двигателей таким способом можно только при вентиляторном характере нагрузки. Кроме того, должны использоваться специальные электродвигатели с повышенным скольжением. Диапазон регулирования небольшой, до nкр.
Рисунок 3.3- Схема замкнутой системы регулирования скорости тиристорный регулятор напряжения - асинхронный двигатель (ТРН - АД)
Замкнутая схема управления асинхронным двигателем (рис.3.3), выполненная по схеме тиристорный регулятор напряжения- электродвигатель позволяет регулировать скорость асинхронного двигателя с повышенным скольжением (такие двигатели применяются в вентиляционных установках)
Исходные данные по сравниваемым вариантам заносим в таблицу 3.1
Таблица 3.1 – Исходные данные по сравниваемым вариантам
Показатель | Вариант | |
базовый | проектируемый | |
1. Применяемые технические средства | ТВ – 18,1М | ТВ – 18,1М с ТРН |
2. Количество калориферных установок, шт. | ||
3. Вид потребляемых энергоресурсов | Электрическая энергия | Электрическая энергия |
4.Мощность электродвигателей вентиляторов, кВт | 7,5 | 7,5 |
5. Способ автоматического регулирования | 2-х ступенчатое | плавное с использованием ТРН |
6. Тариф на электроэнергию, у.е./ кВт∙ч | 0,10044 | 0,10044 |
7. Тариф на тепловую энергию, у.е./ Гкал | 50,32 | 50,32 |
Дополнительные исходные данные:
Поголовье свиней:nсв = 1200 гол.
Средняя масса одной головы: mср = 60 кг.
Теплопотери через ограждения: =2110 Вт/ °С
Воздухопроизводительность приточных вентиляторов в отопительный период: L=39150 кг/ч.
Тепловыделения животных: Фж=233544 Вт
Потери тепла на испарение: Фи=17533 Вт
Расчетная температура внутри помещения: tвн=10 °С
Расчетная температура наружного воздуха:tнр=—24 °С.